ไขปริศนากำเนิดดวงจันทร์บริวารของดาวอังคาร

          ดวงจันทร์บริวาร โฟบอส และ ไดมอส ของดาวอังคารมาจากไหนกันแน่? นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าเมื่อพิจารณาจากรูปร่างแล้ว ดวงจันทร์ทั้งสองน่าจะเคยเป็นดาวเคราะห์น้อยมาก่อน ก่อนที่จะถูกดาวอังคารดึงดูดไว้ให้อยู่ในวงโคจร แต่อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณารูปร่างและลักษณะของวงโคจรแล้ว ข้อสมมติฐานนี้ไม่น่าจะเป็นจริง

         ล่าสุด นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามตอบคำถามนี้ โดยทีมนักวิจัยนานาชาติกลุ่มแรกเสนอว่า ดวงจันทร์บริวารทั้งสองไม่ได้ถูกดาวอังคารดึงดูดไว้ แต่ได้ชนเข้ากับดาวอังคารตรง ๆ ขณะที่นักวิจัยนานาชาติกลุ่มที่สอง ได้สร้างแบบจำลองเพื่อแสดงให้เห็นว่า ดาวบริวารทั้งสองดวงนั้นก่อตัวขึ้นมาจากซากของการชนระหว่างดาวอังคารกับวัตถุที่มีขนาด 1 ใน 3 ของดาวอังคารได้อย่างไร

          ปริศนาเรื่องการกำเนิดดวงจันทร์บริวารของดาวอังคารทั้งสองดวงค้างคาใจนักวิทยาศาสตร์มานานแล้ว เมื่อพิจารณาจากรูปร่างแล้ว ดวงจันทร์ทั้งสองมีลักษณะคล้ายกับดาวเคราะห์น้อยอย่างมาก แต่ไม่มีใครทราบมาก่อนว่าดวงจันทร์นั้น "จับ" เอาดาวบริวารทั้งสองให้เข้ามาอยู่ในวงโคจรที่เกือบจะเป็นทรงกลมและโคจรในระนาบสุริยะได้อย่างไร

          จนกระทั่งมีทฤษฎียุคใหม่เสนอว่า ดวงจันทร์ทั้งสองน่าจะเกิดจากการที่มีวัตถุขนาดใหญ่ก่อนจะเป็นดาวเคราะห์มาชนเข้ากับดาวอังคารโดยตรง แต่คำถามคือ เหตุใดซากจากการชนเหล่านั้นจึงกลายมาเป็นดวงจันทร์สองดวง แทนที่จะเป็นดวงเดียวแบบดวงจันทร์ของโลก ยิ่งไปกว่านั้น ยังมีอีกทฤษฎีหนึ่งเสนอว่า แท้จริงแล้ว ดวงจันทร์โฟบอสและไดมอสเกิดขึ้นมาพร้อม ๆ กับดาวอังคาร ซึ่งหมายความว่าดวงจันทร์ทั้งสองและดาวอังคารก็น่าจะมีองค์ประกอบคล้าย ๆ กัน แต่ดูเหมือนว่าเมื่อคำนวณดูค่าความหนาแน่นแล้ว ทฤษฎีนี้ไม่น่าจะเป็นจริง

          ล่าสุด นักวิจัยทั้งสองกลุ่มได้ศึกษาจนกระทั่งได้คำตอบว่า ดวงจันทร์ของดาวอังคารนั้นมาจากการชนกันระหว่างวัตถุยักษ์กับดาวอังคาร จึงทำให้ทฤษฏีอื่น ๆ เป็นอันตกไป

           งานวิจัยฉบับแรก นักวิจัยจากเบลเยี่ยม ฝรั่งเศส และญี่ปุ่น ได้นำเสนอทฤษฎีที่ค่อนข้างจะสมบูรณ์เกี่ยวกับการก่อตัวของดวงจันทร์โฟบอสและไดมอส นักวิจัยชี้ว่าวัตถุขนาดประมาณ 1 ใน 3 ของดาวอังคารได้ชนเข้ากับดาวอังคารเมื่อประมาณ 100 ถึง 800 ล้านปีหลังจากดาวอังคารได้ก่อตัวขึ้นมา เศษซากที่เกิดจากการชนทำให้เกิดแผ่นจานล้อมรอบดาวอังคารเป็นวงกว้าง โดยส่วนในจะเป็นของแข็ง และส่วนนอกประกอบด้วยแก๊สร้อนเป็นส่วนใหญ่ เศษซากส่วนในได้กลายมาเป็นดวงจันทร์ดวงหนึ่งขนาดใหญ่กว่าดวงจันทร์โฟบอสถึง 1,000 เท่า แต่ได้สูญสลายไปในเวลาต่อมา แรงปฏิกิริยาโน้มถ่วงที่เกิดขึ้นระหว่างดวงจันทร์ยุคแรกนี้กับแผ่นจานส่วนนอกช่วยเร่งให้เศษซากก่อตัวขึ้นมาเป็นดวงจันทร์ขนาดเล็กที่อยู่ไกลออกไป

         หลังจากนั้น 2,000-3,000 ปี ดาวอังคารจึงมีบริวารเป็นดวงจันทร์ขนาดเล็กประมาณ 10 ดวงและดวงจันทร์ขนาดใหญ่ 1 ดวง และอีก 2-3 ล้านปีต่อมา แผ่นจานที่ล้อมรอบดาวอังคารได้หายไป แรงไทดอลของดาวอังคารทำให้เศษสะเก็ดเล็ก ๆ ตกลงไปสู่ดาวอังคารอีกครั้ง รวมถึงดวงจันทร์ดวงใหญ่ที่อยู่ใกล้ด้วย สุดท้าย ก็เหลือเพียงแค่ดวงจันทร์ขนาดเล็กสองดวงที่อยู่ไกลออกไป ซึ่งก็คือ โฟบอส และไดมอส นั่นเอง

         เนื่องจากกลไกที่เกิดขึ้นเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางกายภาพหลายอย่างมาก แต่ยังไม่มีการจำลองให้เห็นถึงกระบวนการทั้งหมด นักวิจัยจากนานาชาติอีกทีมจึงได้สร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ขึ้นมาด้วยเทคโนโลยีชั้นนำเพื่อใช้ฟิสิกส์อธิบายการเกิดการชน พลวัติของเศษซาก การก่อตัวขึ้นมาเป็นดาวบริวาร และวิวัฒนาการของดวงจันทร์บริวารเหล่านี้

          งานวิจัยฉบับที่สองเป็นงานวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ที่มาร์กเซย ฝรั่งเศส ใช้วิธีการทางสถิติวิเคราะห์ดูองค์ประกอบของแถบดาวเคราะห์น้อยเทียบกับดวงจันทร์บริวาร ได้ข้อสรุปว่า ข้อสมมติฐานที่ว่าดาวอังคารใช้แรงโน้มถ่วงไปจับดาวเคราะห์น้อยมาเป็นดาวบริวารนั้นไม่เป็นความจริง นอกจากนี้ยังชี้ว่า เมื่อศึกษาดูแสงสะท้อนของดวงจันทร์โฟบอสและไดมอสแล้วพบว่า ดาวทั้งสองมีองค์ประกอบไม่เข้ากับวัตถุเริ่มแรกของดาวอังคาร (วัตถุจำพวก ordinary chondrite, enstatite chondrite และangrite) จึงได้สนับสนุนทฤษฎีว่าด้วยดวงจันทร์ของดาวอังคารเกิดจากการชน

        นอกจากนี้ การที่ผิวของดวงจันทร์โฟบอสและไดมอสนั้นเต็มไปด้วยตะกอนละเอียดนั้นระบุว่า ดวงจันทร์ทั้งสองเริ่มต้นมาจากฝุ่นผงที่ละเอียดมาก ซึ่งก็ต้องมาจากแก๊สหนาที่บริเวณขอบนอกของแผ่นจาน (ไม่ได้มาจากแมกม่าที่เกิดขึ้นที่แผ่นจานส่วนใน) นอกจากนั้น การที่ดวงจันทร์เหล่านี้ก่อตัวขึ้นมาจากฝุ่นผงละเอียด จึงได้มีรูพรุนอยู่เป็นจำนวนมาก ซึ่งสอดคล้องกับการที่ดวงจันทร์เหล่านี้มีความหนาแน่นต่ำมากอีกด้วย

     ทั้งนี้ ทฤษฎีการชนนี้ยังสามารถนำไปอธิบายได้ด้วยว่าเหตุใดซีกเหนือของดาวอังคารจึงได้มีความสูงต่ำของพื้นผิวน้อยกว่าซึกใต้ ที่ราบเหล่านี้น่าจะเป็นสิ่งที่หลงเหลือจากการชนในครั้งนั้นนั่นเอง และยังสามารถอธิบายได้ด้วยว่าเหตุใดดาวอังคารจึงมีดวงจันทร์สองดวงแทนที่จะมีเพียงดวงเดียวแบบโลกทั้งที่ดวงจันทร์ก็เกิดจากการชนคล้าย ๆ กัน นอกจากนี้ รูปแบบของการโคจรรอบดาวแม่ยังขึ้นอยู่กับความเร็วในการหมุนรอบตัวเองของดาวแม่ในขณะนั้นอีกด้วย โดยที่โลกในยุคนั้นนั้นหมุนเร็วมาก (น้อยกว่า 4 ชั่วโมง) ขณะที่ดาวอังคารนั้นหมุนช้ากว่าถึง 6 เท่า

          ในอนาคต นักวิทยาศาสตร์ญี่ปุ่นจะทำการสำรวจดวงจันทร์บริวารของดาวอังคาร โดยในปี 2022 องค์การอวกาศญี่ปุ่นจะส่งยานไปเก็บตัวอย่างหินจากดวงจันทร์โฟบอสของดาวอังคารกลับมายังโลกภายในปี 2027 ภายใต้โครงการที่ชื่อ Mars Moons Exploration (MMX) และองค์การอวกาศยุโรปร่วมมือกับรัสเซีย ก็มีโครงการคล้าย ๆ กัน และโครงการเหล่านี้น่าจะทำให้เราเข้าใกล้ความจริงมากขึ้น

อ้างอิง: CNRS. (2016, July 4). A giant impact: Solving the mystery of how Mars' moons formed. ScienceDaily. Retrieved July 8, 2016 from www.sciencedaily.com/releases/2016/07/160704144236.htmงานวิจัย: Pascal Rosenblatt, Sébastien Charnoz, Kevin M. Dunseath, Mariko Terao-Dunseath, Antony Trinh, Ryuki Hyodo, Hidenori Genda, Stéven Toupin. Accretion of Phobos and Deimos in an extended debris disc stirred by transient moons.Nature Geoscience, 2016; DOI: 10.1038/ngeo2742

ขอบคุณข้อมูลและภาพจาก http://www.vcharkarn.com/vnews/505311